高堿石灰石熟料煅燒體會

　　0 概況
　　我公司有天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的兩條5000t/d 新型干法熟料生產(chǎn)線（主要工藝設(shè)備見表1），分別于2007年1月和4月點(diǎn)火投產(chǎn)，兩條線均已達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。試生產(chǎn)期間，由于石灰石有害成分含量較高，熟料煅燒過程中出現(xiàn)結(jié)皮、結(jié)塊、黃心料、欠燒料、f-cao含量高、飛沙料等現(xiàn)象，造成預(yù)熱器堵塞，導(dǎo)致熟料急凝，后期強(qiáng)度低，嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量。鑒于此，我們認(rèn)真查找原因，并采取相應(yīng)的措施，取得了較好的效果。本文就高堿石灰石煅燒熟料出現(xiàn)的幾個共性問題談點(diǎn)體會。

表1. 主要工藝設(shè)備

　　2 石灰石、熟料化學(xué)分析
　　在水泥生產(chǎn)過程中原材料中的有害成分對生產(chǎn)有著巨大的影響，我廠石灰石品位低，有害成分特別是堿含量較高，比一般石灰石氧化鈣含量大于48%，堿含量應(yīng)小于0.8%的要求高出許多。表2是我廠石灰石與河南某廠的石灰石比較，顯而易見我廠石灰石有害成分較高，造成熟料中堿含量過高（表3），表現(xiàn)為熟料急凝，后期強(qiáng)度低。低品位石灰石因波動大、易燒性、易磨性、共熔點(diǎn)低、碳酸鹽分解溫度低等特點(diǎn)，對配料及熟料煅燒帶來很大的影響。

表2.石灰石成分比較

 表3.熟料成分分析比較

注：表2、表3中數(shù)據(jù)均為半年平均值。

　　3 高堿石灰石在熟料煅燒中出現(xiàn)的問題及原因分析
　　石灰石中有害成分主要是堿（R₂O、MgO）含量高，這樣勢必會使液相的粘度降低，粘度雖然降低有利用A礦的生成，但是液相提前出現(xiàn)，物料發(fā)黏形成大塊等原因，給熟料煅燒帶來巨大的影響。熟料煅燒過程中出現(xiàn)結(jié)皮、結(jié)塊堵塞預(yù)熱器；窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈及長厚窯皮；黃心料、欠燒料；飛沙嚴(yán)重；熟料f-cao高等就成了常出現(xiàn)的問題。

　　3.1 結(jié)皮堵塞
　　在預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中，原材料有害成分含量過高，生產(chǎn)過程中富集循環(huán)而造成預(yù)熱器系統(tǒng)的黏結(jié)及堵塞較為常見，影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中，堿、硫、氯等的循環(huán)、富集過程有兩種，一種稱為內(nèi)循環(huán)，另一種稱為外循環(huán)。內(nèi)循環(huán)是指，堿、硫、氯在窯內(nèi)高溫狀態(tài)下從生料及燃料中揮發(fā)，到達(dá)預(yù)熱器較低溫區(qū)域時(shí)，冷凝在較低溫度生料上，再隨生料一起進(jìn)入窯內(nèi)，形成預(yù)熱器和窯之間的循環(huán)和富集的過程。外循環(huán)是指生料中的堿、硫、氯等有害成分隨廢氣排出預(yù)熱器系統(tǒng)，當(dāng)這部分粉塵在收塵器、增濕塔及生料磨系統(tǒng)中被收集重新入窯，在預(yù)熱器和這些設(shè)備之間存在循環(huán)過程。由于這個過程是在窯外單獨(dú)進(jìn)行的故稱其為外循環(huán)。在預(yù)熱器系統(tǒng)中鉀的冷凝率高達(dá)79%-81%。所以當(dāng)堿、硫、氯的含量過高時(shí)，極易與生料形成融點(diǎn)較低的結(jié)皮礦物，造成預(yù)熱器系統(tǒng)堵塞。

　　有些水泥生產(chǎn)企業(yè)所出現(xiàn)堵塞主要是窯爐風(fēng)煤料不匹配，系統(tǒng)溫度過高，在投料時(shí)系統(tǒng)塌料、翻板卡死等原因造成。

　　3.2 結(jié)大塊結(jié)蛋
　　結(jié)大塊是大多數(shù)水泥生產(chǎn)企業(yè)都遇到過的問題，結(jié)合我廠的情況來分析主要是因?yàn)榈V山石灰石品位較低且各采段石灰石波動較大，礦山石灰石夾層雜質(zhì)較多，，原材料中的有害成分，特別是堿、鎂的含量過高， 然而生料均化庫料位時(shí)常較低，造成生料均化不理想，這些都給熟料的煅燒帶來巨大的影響。致使在煅燒的過程當(dāng)中破壞正常窯系統(tǒng)煅燒的熱工制度，此時(shí)易造成窯皮黏結(jié)和脫落，燒成帶窯皮無法保持平整牢固；窯系統(tǒng)來料不穩(wěn)定，煤粉燃燒不完全（到窯尾燃燒），火焰過長，火頭后移，窯后局部高溫；分解爐溫度過高，使入窯物料提前出現(xiàn)液相，在窯尾起球，形成大塊，而進(jìn)一步發(fā)展形成大蛋。

　　3.3 結(jié)圈及長厚窯皮
　　在我們試生產(chǎn)期間由于對生料的有害成分對窯煅燒的影響估計(jì)不足，而采用正常的配料方案，造成生料中的SM偏低，使煅燒中液相量增加，黏度大，入窯生料均勻性差，造成窯系統(tǒng)熱工制度波動；煅燒過程中，生料中有害成分在系統(tǒng)中循環(huán)富集，造成結(jié)圈，長厚窯皮現(xiàn)象。

　　3.4 飛沙料
　　在大多數(shù)水泥廠都認(rèn)為飛沙的原因不外乎以下幾個方面的原因，液相量不足，液相出現(xiàn)的太遲，硅率太高所致，但是好多廠家因?yàn)槠湓牧嫌泻Τ煞趾康?，而忽視了液相的表面張力與粘度和結(jié)粒的關(guān)系問題，要使熟料有一定的結(jié)粒度，液相就必須有足夠的表面張力和粘度，Al₂O₃有利于表面張力與粘度，尤其是在高硅率時(shí)更應(yīng)該提高鋁氧率。針對我廠的原材料有害成分含量比較高，熟料中液相量比較多熟料結(jié)大塊嚴(yán)重，故我們采取高硅率配料，但是剛開始在試生產(chǎn)期間忽視了液相的表面張力與粘度，沒有及時(shí)的調(diào)整鋁氧率，至使熟料的結(jié)粒細(xì)小，從而故造成飛沙嚴(yán)重。

　　3.5 f-cao高
　　由于石灰石中的堿含量高，在水泥熟料的煅燒過程之中，K₂O及Na₂O的活性遠(yuǎn)比石灰石中CaO的活性高很多，致使在煅燒過程中使鉀，K₂O、Na₂O分別與GaO生成KC₂₃S₁₂C₈并且游離出一個CaO致使熟料中的f-cao高。另外，上文所談到的幾點(diǎn)也影響 f-cao。 

　　3.6 操作原因
　　在操作上分解爐溫度控制過高，入窯分解率高，至使液相在窯尾提前出現(xiàn)，造成窯尾起球，待物料到達(dá)燒成帶之后熟料燒不透。另外窯頭用煤量不當(dāng)，當(dāng)溫度偏低時(shí)，當(dāng)f-cao不合格時(shí)，誤認(rèn)為是窯頭用煤量過少，溫度低，煤灰摻入量少。于是便增加窯頭用煤量，試圖以此來提高燒成帶溫度，有時(shí)甚至出現(xiàn)窯頭用煤量與分解爐用煤量倒置的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)溫度偏高，窯尾溫度達(dá)到1200℃以上，C1級筒出口溫度≥350℃，窯尾廢氣中CO含量高，直接威脅預(yù)熱器的安全運(yùn)行。

　　對于回轉(zhuǎn)窯來說，它的容積熱力強(qiáng)度是有一定限度的。當(dāng)容積熱力強(qiáng)度已到極限時(shí)，增加窯頭用煤量，會造成煤粉不完全燃燒，窯內(nèi)還原氣氛加劇，窯頭溫度進(jìn)一步降低。當(dāng)窯溫較低時(shí)，再多加煤反而更解決不了問題，因燃燒速度與溫度有關(guān)，多加煤會造成火焰黑火頭長，火焰溫度低，窯尾溫度過高。還會引起窯內(nèi)還原氣氛加重，結(jié)長厚窯皮，造成預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮堵塞，從而使工藝系統(tǒng)進(jìn)一步惡化，熱工制度紊亂。

　　4 解決措施
　　由于石灰石條件而制約熟料的煅燒，在煅燒過程中所出現(xiàn)的問題我們主要是從原材料及煅燒方面給與彌補(bǔ)其不利因素。

　　4.1原燃材料
　　由于原燃材料受石灰石條件的限制，我們主要采取以下措施加以彌補(bǔ)：首先，對入場石灰石嚴(yán)格控制，盡量使高低品味的石灰石搭配使用，另外在此基礎(chǔ)上加入外購石灰石與礦山石灰石搭配適用，以降低氧化鈣低及高堿的影響。其次在配料方面，采用兩高一中的配料措施即中飽和比高硅率高鋁率，硅高率避免結(jié)大塊，鋁高率以提高其液相黏度，有利于熟料結(jié)粒而降低高堿及其MgO對液相粘度的影響，從而減少飛沙料。另外，在原煤方面我們選購一部分高硫煤，搭配使用，提高其硫堿比，由于在熟料煅燒的過程中，K₂O及Na₂O的活性遠(yuǎn)比石灰石中CaO的活性高很多，致使在煅燒過程中K₂O、Na₂O分別與CaO反映生成KC₂₃S₁₂C₈S，而我們提高其硫堿比，使熟料在煅燒過程中使鉀、鈉與硫反映而生成K₂SO₄與Na₂SO₄，從而達(dá)到降低其對熟料質(zhì)量的影響。最后，保證出磨生料的穩(wěn)定，避免大的波動，保證均化庫高料位（保持在25米以上），而保證其均化效果達(dá)到最佳，這些主要是為入窯物料穩(wěn)定，這樣有利于保證窯內(nèi)熱工制度的穩(wěn)定。

　　4.2煅燒方面
　　由于我們采用高硫煤，大家都知道硫含量高易結(jié)皮堵塞，所以我們在煅燒方面我們采用低溫煅燒，操作上嚴(yán)格控制分解爐出口溫度，上限控制為885℃，下限只要質(zhì)量合格不作控制但是嚴(yán)禁頭尾煤比例失調(diào)，這樣避免在預(yù)熱器系統(tǒng)出現(xiàn)局部高溫，從而盡量減少結(jié)皮。低溫煅燒還有另外的好處就是避免液相的提前出現(xiàn)而造成的窯尾起球，而出現(xiàn)的大蛋、大塊、長厚窯皮等對煅燒的影響。另外，得利于我們是采用天津院最新設(shè)計(jì)的小窯門罩，從而更有利于提高二次、三次風(fēng)溫使煤粉的燃燒更加充分，燒成帶熱力更加集中。在煅燒過程中采用薄料快燒，篦冷機(jī)方面采用采取厚料層操作，這樣還是主要是來提高二次、三次風(fēng)溫，二次、三次風(fēng)溫的提高，除了有利于煅燒以外，還有利于節(jié)約煤耗。

　　在燃燒器方面我們適用的是史密斯DBC-220-550-7燃燒器，這個燃燒器調(diào)節(jié)更加方便簡潔，經(jīng)過近兩年的摸索，我們基本上找到了適合我們的火嘴參數(shù)，調(diào)整內(nèi)外風(fēng)的關(guān)系，使窯內(nèi)火焰形狀與火焰長度控制在合理的范圍內(nèi)，以保證窯內(nèi)的熱力強(qiáng)度。經(jīng)反復(fù)研究與試驗(yàn)，對燃燒器進(jìn)行了大幅度的調(diào)整，其主要參數(shù)定格在，內(nèi)風(fēng)閥50%，外風(fēng)閥100%，內(nèi)筒間隙25mm焰細(xì)短，火力集中，火焰活潑有力。

　　5.小結(jié)
　　經(jīng)過以上調(diào)整之后，對于在熟料的煅燒過程中所產(chǎn)生的結(jié)大塊，長厚窯皮，飛沙料，結(jié)皮堵塞等現(xiàn)象大幅度的減少，熟料的結(jié)粒以及顏色也有很的改善，熟料質(zhì)量得到很大提高，熟料在市場上又重新贏得客戶的信任。